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基本信息

项目名称:
动态压水堆模型
小类:
能源化工
简介:
本模型为压水堆全系统的实物模型,包括一回路、二回路及冷却系统等环节,全面真实地模拟了核电站的主要设备,演示其运行状况。依据与核动力装置相似的工作原理,模型可在低温常压条件下使用,且造价低。本模型可用于核动力相关部门及教学单位对核动力装置的实物动态模拟演示、科普宣传和教学,有助于加深学生对压水堆的结构及工作原理的认识和理解,解决长期困扰师生的理解困难及课程难点。
详细介绍:
压水堆动态模型的主要结构包括回路、二回路及冷却系统、一回路的温度控制系统、操作台的控制面板等。一回路有堆芯,蒸汽发生器,稳压器,主泵;二回路有汽轮机,冷凝器,热井,凝水泵,低压加热器,除氧器,给水泵,高压加热器;循环冷却水系统由循环水泵和冷水源组成.辅助系统有化学与溶剂控制系统和蒸汽发生器泄放系统。本模型对压水堆结构进行了合理的简化,使之成为1:15左右的模型.简化的原则是简化后能够展示压水堆的结构,且不失客观性。原因在于真实完整的压水堆结构异常复杂,其中很多结构与本模型所要展示的压水堆运行原理并不密切相关,或是为故障情况下的应急备份,因此模型的简化是合理可行的。

作品图片

  • 动态压水堆模型
  • 动态压水堆模型

作品专业信息

设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标

作品设计、发明目的: 1. 在日本福岛核危机的影响下,我国出现许多类似疯狂抢碘盐等之类的事情,曝露出我国的核知识普及亟待提高。在这个前提下,我们的反应堆模型正好为国家核知识普及提供了一个很好的平台。 2. 用于教学使用,使学生更加快速直观了解压水反应堆的结构和运行过程。 3. 用于操作员培训,锻炼操作员在事故工况下的应急处理能力。 基本思路: 通过认真学习相关专业知识,我们以我国现行压水堆为依据,通过以1:10的比例缩小,进行相关设计和模型制造。但受客观条件的限制(场地、经费等),对于一些反应堆系统我们进行了简化,使它更容易被核专业以外人员理解。 创新点: 1. 模型具有可操作性,可完成加热、控制、发电等基本过程的模拟; 2. 其整体外观为有机玻璃材质,保留了观察内部结构的演示功能,可清晰展现其内部结构及工作过程;内部为不锈钢无缝钢管,建有控制棒、温度控制系统等结构,作用等同于核电站操作台,可实现温度及功率控制; 3. 二回路使用低沸点有机溶剂,实现相对低温低压下的运行模拟。既能模拟压水堆的运行过程,又降低了设备的强度要求,在达到可视化的同时兼顾安全性,富有开创性意义。填补了小型可视化模拟反应堆运行的实物模型的空白。 技术关键: 1.对堆芯、蒸汽发生器以及其他设备的尺寸和结构严格按照大亚湾核电站设备1:10来制作。 2.控制棒采用磁力夹持提升,断电自动落棒,反应堆紧急停堆。 3.整个反应堆系统的水回路的循环对整个回路的密封性有较大的要求!

科学性、先进性

项目实施从技术上,设计方案构思巧妙严谨,运用相似替代原理,在相对低压低温条件下,既可达到设定目标,又兼顾了安全性,富有开创性的意义。 区别于以往仅能揭示压水堆内部结构的静态模型,本模型同时具有演示功能和动态模拟功能,可真实再现加热、控制、发电等基本过程,使模型具备可操作性;设置灵活,建造模块化,经适当改造即可进行相应的热工水力、控制系统分析等实验,使模型得到充分利用。 该模型填补了在本科阶段的教学训练以及核电站相关培训中,小型可视化模拟反应堆运行的实物模型的空白,可生动形象的演示出压水堆的工作原理与具体的工作过程,解决学生们在这一方面长久以来的理解困难,为相关教学以及人员培训等提供一个平台。 在日本福岛核危机的大背景下,我们的实物模型正好为普及核知识提供一个极好的平台,避免国内民众应对类似核危机的能力,避免出现类似一些疯抢碘盐的现象出现。

获奖情况及鉴定结果

2010哈尔滨工程大学第十七届“五四杯”课外科技作品竞赛中获一等奖。

作品所处阶段

实验室阶段

技术转让方式

技术转让或合作开发

作品可展示的形式

实物、产品、现场演示、图片、录像

使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测

适应范围: 1. 本科教学的演示,以增加学生对整个反应堆知识的理解。 2. 相关电站人员的培训,由于核电站所招收并非全部核专业人才,对这部分人的培训可从观察实物模型开始。 3. 为普通民众核知识普及提供一个很好的平台。 市场分析与经济效益预测: 本模型对解决目前大学课堂普遍遇到的没有实际复杂模型演示的问题,有重大的意义,国内外尚未发现具有类似功能的模型;不仅可用于压水堆的相关实验研究,经适当改造还可用于一系列的热工水力、控制系统分析等实验,模型得以完善利用,价值发挥更加充分;不仅有助于解决长期困扰师生的压水堆结构及工作原理的认识和理解困难,也为学院节省资金,提供一个便捷的教学平台,提高教学质量,推广模型化演示在本科教学中的应用。可以说本项目是一项开创性的工作,仅在教学与培训方面所具有的作用与价值就会超过以往的静态模型,具有一定的市场推广前景。

同类课题研究水平概述

目前已有的反应堆模型主要分为如下两类:一类是三维仿真模型,但这种仿真模型的展示效果不够直观,不能够很好的体现反应堆的具体结构;另一类是实物模型,现在能看到的反应堆实物模型主要有展示核电站一回路结构的解剖模型和全核电站的静态实物模型。典型的有成都核动力研究设计院设计制作并赠与各高校的一回路结构解剖模型。这几类模型只能展示反应堆一回路的结构,缺乏二回路的演示部分,不能具备模拟运行的功能。 在国内外尚未发现具有类似功能的模型,现有的仅为可展示的静态模型,不能实际运行。 国内静态模型: 成都核动力研究设计院设计制作并赠与各高校的静态模型。图片见附件二图二。 优点:十分详细的展示了反应堆堆芯、蒸汽发生器、稳压器等设备的内部结构,以及整体回路过程。 缺点:不能动态运行演示,且只有一回路模型,没有二回路。 国外静态模型: 由国外某核专业相关人士制作,用于静态压水堆模型展示。图片见附件二图一。 优点:以较小尺寸展示了反应堆核岛系统内部主要设备结构以及回路过程。 缺点:不能动态运行演示,且只有一回路模型,没有二回路。
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